国产GaAs微波单片集成电路的氢中毒效应

发布时间：2025-01-06 04:44

　　 对基于GaAs异质结外延材料、0.15μm PHEMT工艺制造的国产低噪声放大器（LNA）和驱动放大器（DA）各3种型号的GaAs微波单片集成电路（MMIC）进行了温度为150℃、H₂体积分数为2%、时间为100 h的氢气氛暴露试验。试验结果表明,低噪声放大器和驱动放大器对氢气氛较为敏感,试验后线性增益、1 dB压缩点输出功率和驱动电流均发生了不同程度的退化,表现出氢中毒效应。在试验过程中,一种型号的低噪声放大器的驱动电流表现出先小幅度波动后快速下降,最终稳定基本不再变化的趋势。对GaAs MMIC发生氢中毒的作用机理进行了详细地探讨和分析,认为H原子引起载流子浓度的减少和肖特基肖势垒高度的改变是导致参数退化的主要原因。最后,给出了几种降低电路因氢气氛暴露所引起的可靠性风险的方法。

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【部分图文】：

图1 低噪声放大器电路原理图

低噪声放大器电路原理图如图1所示,为自偏置3级放大结构,图中VD为放大器驱动电压,采用源极串联电阻抬高电位、栅极直流接地的方法提供晶体管偏置电压,驱动放大器电路结构与低噪声放大器类似。将测试合格的各型号放大器芯片进行适当预处理后烧结在载体上,放置于氢效应试验箱内,箱内试验条件设定....

图4 氢气氛暴露试验后低噪声放大器和驱动

分别测试每种型号的5只放大器芯片试验前后的线性增益、1dB压缩点输出功率和驱动电流,并对各参数变化量求均值,获得的6种型号GaAsMMIC氢气氛暴露试验前后的参数平均变化量如图4所示。3种型号低噪声放大器因氢气氛引起的参数退化幅度均大于驱动放大器,其中1dB压缩点输出功率和....

图2 L1型低噪声放大器100 h氢气氛暴露

在100h的氢气氛暴露试验过程中,5只L1型低噪声放大器总的驱动电流(ID,total)以及两次数据采集间隔时间(100min)内总的驱动电流变化量(ΔID,total)随试验时间(t)的变化关系如图2所示。从图2可以看出,随着放大器在氢气氛中暴露时间的增加,放大器驱动电流表....

图3 氢气氛暴露试验后L1型低噪声放大器

100h氢气氛暴露试验后,分别测试了5只L1型低噪声放大器的线性增益、1dB压缩点输出功率和驱动电流,并与试验前的测试结果对比,获得的L1型低噪声放大器试验前后的参数变化量如图3所示。可以看出,氢气氛导致5只低噪声放大器均发生了性能的退化,3个参数均发生了不同程度的降低。驱动....

本文编号：4023810